KR20180023670A

KR20180023670A - 보조 블레이드를 갖는 프로펠러의 블레이드

Info

Publication number: KR20180023670A
Application number: KR1020160109388A
Authority: KR
Inventors: 박근실
Original assignee: 박근실
Priority date: 2016-08-25
Filing date: 2016-08-25
Publication date: 2018-03-07
Anticipated expiration: 2036-08-25
Also published as: KR101876050B1

Abstract

본 발명은 공기 윤활 및 공기 공동시스템을 이용한 마찰 저감형 선박에 있어서, 선저에 공급되었던 공기의 일부분이 선박의 추진기에 유입되는 상황에서도 추진기의 추진효율저하 현상을 극복할 수 있는 추진기를 위한 블레이드 형상 및 구조에 관한 것으로,
특히 본 발명에 따른 주 블레이드 저압 측면 위에 일정한 높이로 고정된 지지대와 보조 블레이드로 둘러싸인 통로(Slot)를 통하여 유입되는 유입층류의 유속증가로인 한 양력 증가효과와 함께,
이 통로(Slot)를 지나 주 블레이드의 후단으로 흐르는 유입 층류의 이탈을 억제하는 Non Zero Thickness Trailing Edge의 형상으로 실속(stall), 와류(Turbulence), 추진기주변의 압력변동(Fluctuation), 케비테이션 등을 억제하고, 추력 향상효과가 있는 프로펠러에 적합한 블레이드를 제공하여, 공기 윤활 및 공기 공동시스템 마찰 저감형 선박의 이산화 탄소저감 및 운항경비를 절감할 수 있는 추진기를 제공하는 데 있다.

Description

보조 블레이드를 갖는 프로펠러의 블레이드 {Blade for propeller with auxiliary blade}

본 발명은 주 블레이드에 보조 블레이드 및 주 블레이드의 후단(Trailing Edge)을 Non-Zero Thickness Trailing Edge로 형성된 프로펠러 블레이드에 관한 것으로, 공기방울 윤활 및 공기 공동시스템을 이용한 마찰저감형 선박에 있어서, 선저에 사용되었던 공기가 선박의 진행으로 추진기에 유입되는 잔류공기가 포함된 수중에서 실속(stall), 와류(Turbulence), 추진기주변의 압력변동(Fluctuation), 케비테이션 등을 억제하고, 추력 향상효과가 있는 프로펠러에 적합한 블레이드를 제공하여, 공기 윤활 및 공기 공동시스템을 이용한 마찰저감형 선박의 추진효율향상을 위한 프로펠러 블레이드에 관한 것이다.

일반적으로 선박의 프로펠러는 선미 부분의 수중에서 작동한다.

이때 프로펠러주위에 공기가 유입이 되면 프로펠러주변의 유입층류의 밀도의 변화로 실속(stall), 와류(Turbulance), 추진기주변의 압력변동(Fluctuation), 케비테이션, 추력감소 등으로 이어진다.

그리고 지구 온난화에 대응하여 마찰저항 저감형 선체를 개발하기 위하여 선저 및 선측에 공기방울 윤활 혹은 공기공동 윤활 시스템을 이용한 마찰저감형 선박들이 개발되고 있다.

이러한 시스템은, 공기방울 혹은 공기층이 공급된 부분은 선체와 물과의 마찰에서 공기와의 마찰로 전환되면서 마찰저항은 80%까지 저감되는 단판 수조실험 및 실선테스트 결과를 바탕으로 하고 있다. 그러나 선박의 진행으로 선저에 주입하였던 공기의 잔류공기 및 공기방울이 추진기에 유입되어 추진기에서 실속(stall), 와류(Turbulance), 추진기 주변의 압력변동(Fluctuation), 케비테이션발생 등 추력 감소 현상 등이 보고되고 있다.

따라서 공기 윤활 및 공기 공동시스템을 이용한 마찰저감형 선박에는 단순한 기존 블레이드 형상을 가진 프로펠러로는 정상적인 추진성능을 구현하는 데에는 한계가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-0118883(공개일 2005.12.20)

Propeller Handbook 저자 Dave Gerr.

상기한 바와 같이, 공기 윤활 및 공기 공동시스템을 이용한 마찰저감형 선박에서 추진기 주변의 수중에 잔류 공기방울이 유입되는 곳에서 추진되는 추진기의 효율이 저하되는 현상이 보고되고 있다.

따라서, 본 발명은 주 블레이드의 최고 두꺼운 부위의 저압측면의 연결선을 따라서 다수의 유선형 지지대를 각각의 다른 높이로 설치하고 그 위에 보조블레이드를 고정하여 주 블레이드, 지지대 및 보조 블레이드로 둘러싸인 한개 이상의 통로(slot)로 구성되고, 주 블레이드의 후단 끝면을 Non Zero Thickness Trailing Edge로 된 블레이드로 구성된 프로펠러를 제공하여 잔류공기가 있는 수중에서 실속(stall), 와류(Turbulence), 추진기주변의 압력변동(Fluctuation), 케비테이션, 추력 감소효과를 억제하고 추진효율이 높은 프로펠러를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 선박용 프로펠러의 블레이드는 주 블레이드의 저압 측면의 최고 두께 선을 따라 보스부분에서 팁 방향으로 다수의 지지대를 각각 다른 높이로 설치하고 그 위에 보조 블레이드의 최고 두꺼운 선이 주 블레이드의 저압 측면의 최고 두께 선보다 주 블레이드의 전단쪽으로 고정시 켜, 주 블레이드와 지지대 및 보조 블레이드로 둘러싸인 한개 이상의 통로(slot)를 형성시킨다.

또한, 주 블레이드의 후단(Trailing Edge)부위의 면은 기존 일반적 블레이드형상의 후단(Trailing Edge)에 더하여, 주 블레이드의 라다 측(고압측) 방향으로 육성하여 꺽어 올려 후단면(trailing Edge)은 일정 두께를 가진다. 고압 측면은 주 블레이드의 전단으로부터 원만한 곡면을 이루게 하고 후단 끝 부분에서 도시(3)한 바와 같은 형상으로 한다. 이때 주 블레이드의 저압 측면후단 끝과 고압 측면후단 끝면과 연결되는 면은 각각 예각, 혹은 예각과 둔각으로 이루도록 가공하여 Non Zero Thickness Trailing Edge로 형성하고 이 Non Zero Thickness Trailing Edge의 모서리는 가능한 한 날카롭게 가공한 기술적 특징으로 한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프로펠러용 블레이드는 주 블레이드의 저압 측면 위에 지지대와 보조 블레이드로 둘러싸인 통로를 통하여 유입되는 유입 층류의 유속증가로 주 블레이드의 양력 증가효과와 함께,

이 통로를 지나 주 블레이드의 후단으로 흐르는 유입층류의 이탈을 억제하는 Non Zero Thickness Trailing Edge의 효과로 실속(stall), 와류(Turbulence), 추진기주변의 압력변동(Fluctuation), 케비테이션 등을 억제하고, 추력향상효과가 있는 프로펠러를 제공하여 공기 윤활 및 공기 공동시스템을 이용한 마찰저감형 선박의 이산화 탄소저감 및 운항경비를 절감할 수 있다.

도면 1은, 본 발명 제1 실시 예에 따른 선박용 프로펠러의 주 블레이드(1), 지지대(4), 보조 블레이드(2) 및 후단(3)( Non Zero Thickness Trailing Edge) 의 블레이드의 구성 위치를 표현하는 단면도 도면이다.
도면 2는, 제2의 실시 예에 따른 것으로, 주 블레이드(1), 지지대(4)와 보조 블레이드(2)의 구성과 주 블레이드의 후단(3)(Non Zero Thickness Trailing Edge)의 블레이드의 구성 위치를 표현하는 정면도 도면이다.

아래에서는 본 발명에 따른 프로펠러 블레이드의 실시 예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이 주 블레이드(1)의 저압 측면(20)에서 주 블레이드의 최고 두께부위연결선(5)을 따라 다수의 지지대(4)를 각각 다른 높이로 설치하여 주 블레이드(1)와 보조 블레이드(2)를 결합한다.

여기서 지지대(4)는 주 블레이드(1)와 일체형, 혹은 보조블레이드(2)와 일체형, 혹은 지지대(4) 단독형으로 구성할 수 있다.

또한, 주 블레이드 및 보조 블레이드(2)의 재질은 금속, 목재 혹은 복합재료로 형성된다.

그리고, 제1 실시 예에 따른 선박용 프로펠러는 주 블레이드(1)의 입사각 (B)와 보조블레이드(2)의 입사각(A)와의 구성은 보조블레이드의 입사각(A)는 주 블레이드의 입사각 (B)보다 크게 한다.

그리고 보조블레이드(2)의 최고두께의 부위의 연결선(55)은 주 블레이드의 최고두께부위연결선(5)보다 주 블레이드의 전단(100)(L.E; Leading Edge)쪽으로배치 되도록 구성한다.

또한, 주 블레이드의 후단(Trailing Edge)에는 기존의 일반적 블레이드형상의 후단(200)에, 블레이드의 라다 측(고압측) 방향으로 꺽어 올려진 돌기형태의 고압측 후단 면(3)은 전단(100)(L.E)으로부터 원만한 곡면을 이루게 한다.

이때 주 블레이드의 고압측면 후단끝선(11)과 저압측면의 후단끝선(12)과 연결된 후단 끝단 면(7)은 일정 두께를 가지며 각각의 모서리는 예각 또는 둔각으로 가공한 Non Zero Thickness Trailing Edge로 형성하고 이 Non Zero Thickness Trailing Edge의 각각의 모서리(11), (12)는 가능한 한 날카롭게 가공한다.

이러한 방법으로, 공기 윤활 및 공기 공동시스템을 이용한 마찰 저감형 선박에서 추진기 주변의 수중에 선저로 부터 유입되는 잔류 공기방울이 포함된 유입층류(6)가 주 블레이드 저압측 면(20)의 최고 만곡 부위와 지지대 및 보조 블레이드로 둘러싸인 통로(slot)(30)를 통과하면서 가속화하며 주 블레이드의 저압 측을 따라 블레이드의 후단(200)으로 이르게 된다.

이때 본 발명에 따르면, 개량된 후단(3)의 형상으로 된 후단 끝단면(7) 부위에서, 프로펠러가 회전할 때 연속적으로 통과한 유입 층류(6)에 의하여, 주 블레이드의 저압측면(20) 압력보다 저압이 형성되어, 통로(30)를 지난 유입층유(6)가 주 블레이드의 저압측면(20)으로부터 박리현상을 억제하는 효과가 있다.

이러한 발명의 효과로, 주 블레이드의 저압측 면(20)에서 실속(stall), 와류(Turbulence), 추진기주변의 압력변동(Fluctuation), 케비테이션 등을 억제하고, 추력향상 효과가 있는 프로펠러를 제공하여 공기 윤활 및 공기 공동 시스템을 이용한 마찰저감형 선박의 이산화탄소 저감 및 운항경비를 절감할 수 있다.

국제조선업계 및 해운업에서 국제해사기구의 온실가스 감축정책에 대응할 수 있는 신기술로 활용도가 매우 높을 것으로 판단됨.

1: 주 블레이드
2: 보조 블레이드
3: 블레이드의 라다 측 방향으로 꺽어 올려진 후단 면
4: 지지대
5: 주 블레이드의 최고 두께부위 연결선
6: 유입 층류
7: 후단 끝 단면
8: 프로펠러 보스
9: 프로펠러 팁
10; 블레이드 고압 측
11: 고압측면 후단끝선
12: 저압측면 후단끝선
20: 블레이드 저압 측
30: 통로(Slot)
55; 보조 블레이드의 최고두께부위 연결선
100: 주 블레이드의 전단(Leading Edge)
200: 주 블레이드의 후단(Trailing Edge)

Claims

주 블레이드의 저압 측(흡입 측)면(20)에서 주 블레이드의 최고 두께부위 연결선(5)을 따라 다수의 유선형 지지대(4)를 각각 다른 높이로 설치하고 이 위에 보조블레이드(2)가 고정되고,
주 블레이드의 후단(200)을 고압 측 방향(라다 측)(10)으로 육성하여 일정 두께가 있도록하여 블레이드의 라다 측(고압측) 방향으로 꺽어 올려진 돌기 형태의 고압측 후단 면(3)은 전단(100)(L.E)으로 부터 원만한 곡면을 형성하고, 저압측면 후단끝선(12)(선체 쪽)과 고압측면 후단끝선(11)(라다쪽)을 연결 시키는 후단 끝 단면(7)을 Non Zero Thickness Trailing Edge로 형성시키고 만나는 모서리는 각각 날카롭게 각이진 형상으로 한 블레이드 및 이러한 블레이드로 구성된 2익 이상의 선박용 프로펠러 및 회전체.
저압측면 후단끝선
1항에 있어서, 주 블레이드(1)와 보조 블레이드(2)의 재료는 금속, 목재 또는 복합재료로 된 2익 이상의 프로펠러 및 회전체.
1항에 있어서, 통상적인 유선형 회전체 블레이드의 후단(200)(Trailing Edge)에서 고압 측 방향으로 육성된 일정 두께가 있고 저압 측면과 고압 측면을 연결하는 단면(7)으로 Non Zero Thickness Trailing Edge로 만들어진 각각의 모서리가 날카롭게 각을 이루고 있는 블레이드로 된 2익 이상의 프로펠러 및 회전체.
3항에 있어서, 당 발명에 의하여 주 블레이드(1) 와 보조 블레이드(2)에 Non Zero Thickness Trailing Edge(3)를 적용한 블레이드로 조합된 2익 이상의 프로펠러 및 회전체.
혹은 주 블래이드(1) 만 Non Zero Thickness Trailing Edge(3)를 적용한 블레이드에 보조 블레이드와 조합된 2익 이상의프로펠러 및 회전체.
주 블레이드(1)만 Non Zero Thickness Trailing Edge를 적용하여 보조 블레이드(2) 없이 주 블레이드(1) 단독으로 조합된 2익 이상의 프로펠러 및 회전체.